MXPA01006447A - Proceso para la grabacion y lectura simultaneas de una corriente de datos de audio y video digitales, y receptor para implementar el proceso - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para grabar un flujo de datos digitales de video y audio, caracterizado porque, la grabación es realizada en un medio (201) organizado en la forma de bloques lógicos en serie y que comprende una cabeza de lectura y de grabación. El método comprende los pasos que consisten en:la grabación de los datos en un bloque de dos comenzando a partir de un primer bloque;después el disparo de la lectura de datos, leyendo alternadamente un bloque previamente grabado mientras procede con la grabación al tiempo que procede con la grabación en el bloque que viene después del bloque leído. La invención también se refiere a un equipo receptor de televisión digital, que utiliza dicho método.

Description

PROCESO PARA LA GRABACIÓN Y LECTURA SIMULTANEAS DE UNA CORRIENTE DE DATOS DE AUDIO Y VIDEO DIGITALES, Y RECEPTOR PARA IMPLEMENTAR EL PROCESO DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un proceso para la grabación y lectura simultáneas de una corriente de datos de audio y vídeo, en particular de datos comprimidos de acuerdo al estándar MPEG II, en un medio de grabación proporcionado con una cabeza de lectura y de grabación. La invención también se refiere a un receptor de televisión digital que implementa el proceso . Cuando se desean grabar datos secuenciales en un medio proporcionado con una cabeza que responde a la lectura y a la grabación de datos, el tiempo requerido para que esta cabeza realice un salto de una unidad lógica de grabación (bloque) del medio a otra unidad puede no ser despreciable. El tiempo de movimiento de una cabeza de un disco duro comercialmente disponible puede ser por ejemplo del orden de 10 a 12 milisegundos. En particular, en el caso de la grabación de datos de audio y vídeo contenidos que requieren un rendimiento mínimo, puede ser necesario limitar el número de saltos realizados por una cabeza para evitar el agotamiento de la memoria intermedia utilizada para descodificar este dato. Los inventores han observado en particular que este problema podría llegar a manifestarse si alguien desea leer una corriente de datos en tiempo no real, mientras que la grabación de esta corriente es continuada durante la lectura de los datos previamente grabados . El propósito de la invención es proponer un proceso de grabación que evite saltos innecesarios de la cabeza de lectura y de grabación. El objetivo de la invención es un proceso para grabar una corriente de datos de audio y vídeo digitales caracterizada porque, siendo llevada a cabo la grabación sobre un medio organizado en forma de bloques lógicos en serie y que comprende una cabeza de grabación y lectura, dicho proceso comprende los pasos de: - grabar los datos en un bloque de dos comenzando a partir de un primer bloque, después del disparo de la lectura de los datos, alternativamente de la lectura de un bloque previamente grabado y de la continuación de la grabación en el bloque después del bloque leído. Durante la escritura sin lectura, es realizado un salto simple de la cabeza. Durante la lectura mientras que se continúa la grabación, no se realiza ningún salto: la cabeza de lectura lee un bloque y graba en el bloque inmediatamente siguiente. De este modo, el número de saltos es reducido de manera efectiva . De acuerdo a una modalidad particular, cuando el grupo de bloques grabados antes del disparo de la lectura han sido leídos, la grabación es continuada en bloques contiguos de una manera no intercalada. De acuerdo a una modalidad particular, cuando el grupo de bloques grabados antes del disparo de la lectura ha sido leído, la grabación es continuada en un bucle o rizo en los bloques previamente leídos. De acuerdo a una modalidad particular, la grabación de los datos es realizada en un grupo de N bloques contiguos (N>1) de dos en vez de un bloque simple de dos. De acuerdo a una modalidad particular, el proceso comprende además el paso adicional de detectar las secuencias de los bloques libres sobre el medio y de aplicar pasos de grabación y de lectura dentro de tales secuencias. El objetivo de la invención es también un receptor de televisión digital que comprende los medios para recibir una corriente de datos de audio y vídeo digitales, caracterizado porque comprende: un medio de grabación proporcionado con una cabeza de grabación y de lectura, dicho medio está organizado en la forma de bloque lógicos en serie; un circuito de control para manejar la escritura y la lectura de los bloques del medio de grabación; un circuito de interconexión para interconectar el medio de grabación con el circuito de control, el circuito de control instruye inicialmente la grabación de los datos en un bloque de dos iniciando a partir de un primer bloque y subsecuentemente, después el disparo de la lectura de los datos, alternadamente la lectura de un bloque previamente grabado y la continuación de la grabación en el bloque siguiente a un bloque leído .

De acuerdo a una modalidad particular, el circuito de control instruye la grabación de los datos en un grupo de N bloques contiguos (N > 1) de dos en vez de un bloque simple de dos. Otras características y ventajas de la invención se volverán aparentes a través de la descripción de una modalidad ejemplar, no limitante, particular, ilustrada por las figuras anexas entre las cuales : - la figura 1 es un diagrama de bloques de un receptor/descodificador digital que comprende un dispositivo de almacenamiento de acuerdo con la presente modalidad ejemplar; la figura 2 es un diagrama de bloques de una modalidad ejemplar del dispositivo de almacenamiento, en este caso un disco duro; la figura 3 es un diagrama que ilustra la división de las áreas de audio y vídeo en una memoria tipo primero en entrar - primero en salir (FIFO) utilizada como una memoria intermedia para la escritura de datos; la figura 4 es un diagrama de un bloque de 128 kbytes de una parte del disco duro que está reservada para la grabación de corrientes de audio y vídeo; la figura 5 es un diagrama que ilustra los dos tipos del sistema de archivo presentes sobre el disco duro; la figura 6 es un diagrama que ilustra las diversas áreas para grabar el sistema de archivo tipo "corriente" ,- la figura 7 es un diagrama de flujo para la escritura de un archivo al disco; la figura 8 es un diagrama que ilustra las duraciones respectivas de las diversas operaciones durante una lectura de bloques; las figuras 9a y 9b son diagramas que ilustran un proceso que hace posible el reducir los movimientos de una cabeza de escritura/lectura de disco cuando se graba y se lee simultáneamente ; la figura 10 es un diagrama de bloques de un circuito de recuperación de reloj . Aunque la descripción se refiere más adelante en la presente especialmente a la grabación de paquetes PES de audio y vídeo desmultiplexados , la invención puede fácilmente ser aplicada a la grabación directa de la corriente de transporte (TS) o paquetes de programa (PS) o incluso de otros tipos de corrientes, por ejemplo del tipo de Vídeo Digital (DV) .

De acuerdo a la presente modalidad ejemplar, el dispositivo de almacenamiento es un disco duro constituido en un descodificador de televisión digital que cumple con el estándar DVB. La figura 1 es un diagrama de bloques de tal descodificador. El último comprende un sintonizador 101 conectado a un circuito 102 de desmodulación y corrección de errores, el cual también comprende un convertidor analógico/digital para digitalizar las señales que se originen del sintonizador. Dependiendo del tipo de recepción, cable o satélite, la modulación utilizada es del tipo QAM o QPSK, y el circuito 102 comprende los medios de desmodulación apropiados para el tipo de recepción. Los datos desmodulados y corregidos son puestos en serie por un convertidor 103, conectado a una entrada en serie de un circuito 104 de desmultiplexión y de descodificación. De acuerdo al presente ejemplo, este circuito 104 es un circuito STÍ5500 fabricado por ST Microelectronics . Este último comprende, conectado a una barra colectiva (bus) 105 paralela de 32-bitios central, un desmultiplexor DVB, 106, un microprocesador 107, una antememoria 108, una interconexión 109 de memoria externa, una interconexión 110 de comunicación en serie, una interconexión 111 de entrada/salida en paralelo, una interconexión 112 de tarjeta de microcircuito, un descodificador MPEG 113 de audio y vídeo, un codificador PAL y RGB 114 y un generador de caracteres 115. La interconexión 109 de memoria externa está conectada a una barra colectiva paralela de 16 bitios a la cual se unen respectivamente una interconexión paralela 116 de tipo IEEE 1284, una memoria de acceso aleatorio 117, una memoria "instantánea" 118 y un disco duro 119. Este último es del tipo EIDE para los requerimientos del presente ejemplo. La interconexión paralela 116 está también conectada a un conectador externo 120 y a un módem 121, este último está conectado a un conectador externo 122. La interconexión 110 de comunicación en serie está ligada a un conectador 123, así como a la salida de un submontaje 124 de recepción infra-rojo para recibir señales de un control remoto (no ilustrado) . El submontaje de recepción de infra-rojo está integrado en un panel frontal del descodificador, el cual también comprende un dispositivo de pantalla y botones de control . La interconexión 112 de tarjeta de circuito está conectada a un conectador 125 de tarjeta de circuito.

El descodificador de audio y vídeo 113 está unido a una memoria de acceso aleatorio 126 de 16-Mbitios y diseñada para almacenar los paquetes de audio y vídeo no descodificados. El descodificador transmite el dato de vídeo descodificado al codificador PAL y RGB 114 y al dato de audio descodificado a un convertidor digital/analógico 127. El codificador suministra las señales RGB a un codificador SECAM 132, y también proporciona una señal de vídeo en la forma de un componente de luminancia Y, y de un componente de crominancia C, estando estos dos componentes separados. Estas diversas señales son multiplexadas a través de un circuito de conmutación 128 hacia una salida de audio 129, salida de televisión 130 y salida 131 de vídeo-grabadora . La ruta tomada por los datos de audio y vídeo a través del descodificador es como sigue: la corriente de datos desmodulada posee un formato de corriente de transporte o más simplemente un formato "TS" con referencia al estándar MPEG II Systems. Este estándar posee la referencia ISO/IEC 13818-1. En su encabezado, los paquetes TS comprenden identificadores llamados PIDs que indican la corriente elemental a la cual pertenecen los datos útiles del paquete. Típicamente, una corriente elemental es una corriente de vídeo asociada con un programa particular, en donde una corriente de audio de este programa es otra más. La estructura de datos utilizada para transportar los datos de audio y vídeo comprimidos es denominada como un paquete de corriente elemental o también paquete "PES" . El desmultiplexor 106 es programado mediante el microprocesador 107 para extraer de la corriente de transporte los paquetes correspondientes a ciertos valores de PID. Los datos útiles de un paquete desmultiplexado son, como sea apropiado, des-revueltos (si los derechos almacenados por una tarjeta de microcircuito del usuario autorizan esta desrevoltura) , antes de almacenar estos datos en las áreas de memoria intermedia de las diversas memorias del descodificador. Las áreas de memoria intermedia reservadas para los paquetes PES de audio y vídeo están situadas en la memoria 126. El descodificador 113 lee nuevamente estos datos de audio y vídeo dependiendo de sus necesidades, y transmite las muestras de audio y vídeo descomprimidas al codificador 114 y al convertidor 127 respectivamente. Algunos de los circuitos mencionados anteriormente son controlados de una manera conocida, por ejemplo a través de una barra colectiva del tipo 12C. El caso típico descrito anteriormente corresponde a la descodificación directa de un programa desmultiplexado por el descodificador MPEG 113. De acuerdo a la invención, el receptor/descodificador comprende un disco duro para el almacenamiento en masa principalmente de audio y vídeo en su forma comprimida. La figura 2 es un diagrama de bloques del montaje 119 que comprende el disco duro y los circuitos de interconexión que lo unen a la interconexión 109 de memoria externa. El disco duro 201 es un disco duro comercial provisto con una interconexión ultra ATA/EIDE. "ATA" designa el protocolo de comunicación, conocido adicionalmente, del disco específico utilizado dentro de la estructura del presente ejemplo. De acuerdo a la presente modalidad ejemplar, el disco comprende un sistema de archivo doble. Dos sistemas de archivo, asociados con las áreas de datos respectivas se utilizan en paralelo para leer y escribir datos desde y hacia el disco, el primer sistema de archivo está adaptado para la escritura y para la lectura de los datos del archivo de computadora, de programa, el tipo de código, etc., denominados más adelante en la presente como el sistema de archivo de "bloque" , mientras que el segundo sistema de archivo está diseñado para la escritura y la lectura de corrientes de audio y vídeo, siendo denominado este sistema de archivo más adelante en la presente como el sistema de archivo de "corriente" . Esta dualidad es también encontrada al nivel de la arquitectura de los circuitos de interconexión de la figura 2. La escritura y lectura de los bloques de datos se realizan a manera de, respectivamente una memoria del tipo primero en entrar - primero en salir (FIFO) 202 para la escritura y de una memoria 203 del mismo tipo para la lectura. Las dos memorias FIFO tienen un tamaño respectivo de 16 bytes y son controladas por un circuito de transferencia de bloques 204 que manej los señaladores de dirección para estas dos memorias FIFO. De acuerdo a la presente modalidad ejemplar, estas son memorias del tipo de puerta sincrónica doble. Los intercambios de datos de acuerdo al modo "bloque" son llevados a cabo en el modo de acceso de memoria directa, al enviar ráfagas de 16 bytes. Estas ráfagas son almacenadas temporalmente en el modo de escritura y en el modo de lectura de las dos memorias FIFO 202 y 203, que permiten la adaptación de la velocidad de bitios del disco a la velocidad de bitios 215 de la barra colectiva, y viceversa. Dos memorias FIFO 205 y 206 son proporcionadas para la escritura y lectura respectivamente de las corrientes de audio y vídeo. Cada memoria FIFO 205 y 206 comprende, de acuerdo a la presente modalidad ejemplar, una memoria física de 512 Kbytes, dividida hasta en cuatro bancos de vídeo de 112 Kbytes (agrupados en un área "vídeo", con número de referencia 205a , respectivamente 206a) y un área de audio de 64 Kbytes (con el número de referencia 205b, respectivamente 206b), y es controlada por un circuito 207 de control de transferencia de corriente. Cada banco de vídeo y área de audio es manejado como una memoria de primero en entrar - primero en salir (FIFO) . El circuito 207 maneja dos señaladores de escritura y dos señaladores de lectura que son independientes para cada una de las series 205 y 206, a saber un par de señaladores de vídeo y un par de señaladores de audio. Una memoria simple 205 y 206 es activa en el modo de lectura y una memoria simple es activa en el modo de escritura en un momento dado. El acceso a las dos memorias 205 y 206 es no obstante independiente, permitiendo la denominada lectura y escritura simultáneas desde y hacia el disco. De acuerdo a una variante de la presente modalidad ejemplar, las figuras 202, 203, 205 y 206 son áreas de la memoria 117 de acceso aleatorio, cada una de estas áreas son manejadas como una, o si es apropiado, varias memorias del tipo primero en entrar primero en salir. Además, una adaptación de la modalidad ejemplar actual para el manejo de los componentes adicionales, tal como por ejemplo varias corrientes de audio elementales, podrían ser fácilmente logrables por la persona experta en la técnica al proporcionar las memorias adicionales requeridas para este propósito. Además, es también posible grabar paquetes de corriente de TS directamente, sin tener que extraer los paquetes PES de ésta. En este caso, la naturaleza (audio, vídeo u otras) del contenido de los paquetes grabados no es de interés si los paquetes TS desmultiplexados son grabados en bloques de 128 kb, es decir al manejar continuamente los 112 y los 16 kb . En este caso particular, por lo tanto, no existe reestructuración dependiendo de la naturaleza de los paquetes elementales contenidos en los paquetes TS, de manera contraria a lo que es realizado cuando se graban los paquetes PES retirados de la capa de transporte. Los dos circuitos de control de transferencia 204 y 207 son máquinas convencionales cuya operación es controlada por el microprocesador 107. El microprocesador le dice a los controladores las tareas de transferencia que van a ser realizadas en el modo de acceso de memoria directa (el modo referido más adelante como el modo "UDMA" o Acceso de Memoria Ultra Directa) y es advertido del logro de estas tareas a través de un interruptor generado por un circuito de control de interrupción 208 conectado a los dos circuitos de control de transferencia 204 y 207. Dentro de la estructura del ejemplo descrito aquí, se hace uso del modo de 33 Mbytes/seg UDMA, pero la invención no está obviamente limitada a este modo. Los dos circuitos de control de transferencia manejan el acceso al disco apropiado a través de un circuito de control 209, el cual permite la implementación del disco y su modo de acceso, a saber el acceso a los registros de comando y control y al acceso de memoria UDMA directa. El circuito de comando está también conectado al microprocesador 107, para el manejo directo de los registros de control de comando del disco, no implementando esto los circuitos de control de transferencia 204 y 207. El circuito de interconexión de la figura 2 comprende además dos multiplexores 210 y 211, los cuales reciben como entrada respectivamente, las tres trayectorias de entrada para los datos, es decir los datos que van a ser escritos al disco, y las tres trayectorias de salida para los datos, es decir, para los datos leídos desde el disco. Cada multiplexor por lo tanto posee en la entrada tres barras colectivas de 16 bitios y una barra colectiva de 16 bitios en la salida. La conmutación entre las diversas trayectorias es manejada por el microprocesador 107. En cuanto a que el multiplexor de escritura 210 está relacionado, la primera trayectoria de entrada consiste de un acceso directo de la barra colectiva de datos 215 de la interconexión 109 de memoria externa a la barra colectiva de datos 212 del disco 201, la segunda trayectoria consiste de la salida de la memoria FIFO 202 para la escritura de los bloques, mientras que la tercera trayectoria consiste de la salida de la memoria FIO 205, para la escritura de las corrientes. En cuanto a que está relacionado el multiplexor de lectura 211, la primera trayectoria de salida consiste de un acceso directo de la barra colectiva de datos del disco hacia la barra colectiva de datos de la interconexión de memoria externa 109, mientras que la segunda trayectoria consiste de la salida de la memoria 203 para la lectura de los bloques, y la tercera trayectoria de la salida de la memoria FIFO 206, para la lectura de las corrientes. Las salidas respectivas de los dos multiplexores 210 y 211 están conectadas respectivamente a la barra colectiva de datos del disco y a la barra colectiva de datos de la interconexión de memoria externa, a través de las etapas de salida 213 y 214 de tres estados, controladas por el autómata 204 y 207. Cada memoria 205 y 206 sirve como una antememoria para el encabezado de datos para el disco o que vienen de éste. El disco de acuerdo a la presente modalidad ejemplar comprende los sectores de 512 bytes. El contenido de 256 sectores corresponde por lo tanto al tamaño del banco de la memoria de vídeo de una memoria FIFO de una de las memorias 205a y 206a, más un cuarto del tamaño de una de las áreas de audio 205b y 206b, a saber, un total de 128 Kbytes. Esta es sustancialmente la cantidad de datos transferible desde o hacia el disco durante el tiempo medio de movimiento de una cabeza de lectura del disco utilizado en el presente ejemplo, a saber alrededor de 10 milisegundos. El uso de las memorias FIFO que tienen las características definidas anteriormente en la presente, ha hecho posible el obtener velocidades de bitios de lectura y de escritura simultáneas de 15 Mbitios/seg. La escritura de una corriente de audio/vídeo hacia el disco será descrita en conjunto con las figuras 3 y 4. La figura 3 ilustra la división de los datos de audio y vídeo en el formato PES de acuerdo con el estándar MPEG II hacía dos memorias FIFO, a saber un banco de vídeo (uno de los bancos de la parte 205a de la memoria 205) y un área de audio (parte 205b de la memoria 205) . Los datos son escritos hacia el disco en bloques de audio/vídeo de 128 Kbytes cada uno. De acuerdo a la presente invención, una parte fija del bloque de 128 Kbytes está reservada para los datos de vídeo (112 Kbytes) y otra parte más, la cual es variable para los datos de audio (16 Kbytes máximo) . Los bloques que son escritos secuencialmente, los datos de audio y vídeo son por lo tanto intercalados sobre el disco .

Se ha encontrado que la proporción de la velocidad de bitios mínima de una corriente de vídeo a la velocidad de bitios máxima de una corriente de audio es alrededor de 10. Mediante la definición en un bloque de 128 Kbytes un área de 112 Kbytes reservada para vídeo y 16 Kbytes para audio, la proporción es de 7. Dicho de otro modo, al tomar en consideración una corriente de audio/vídeo cuyos datos de vídeo (en la forma de paquetes PES de vídeo) son almacenados tan pronto como éstos son multiplexados en el área de 112 Kbytes y cuyos datos de audio (en la forma de paquetes PES de audio) en el área de 16 Kbytes, el área de vídeo será siempre llenada antes del área de audio. Es obvio que, dependiendo de las corrientes y de las velocidades de bitios que van a ser manejadas pueden también ser utilizadas proporciones diferentes a 7. Este es el caso en particular si los algoritmos de compresión diferentes de aquellos apoyados por el estándar MPEG, son implementados. Cuando el banco de vídeo de 112 Kbytes está lleno, el contenido de este banco es escrito al disco, seguido por los datos de audio acumulados durante el mismo tiempo que los 112 Kbytes de los datos de vídeo, siendo esto independiente del estado de relleno del área de audio. Por construcción, no obstante uno sabe que han sido acumulados menos de 16 Kbytes. En este contexto, no existe correlación entre los límites de los paquetes PES y el inicio o el final de un banco de vídeo o de los datos de vídeo acumulados. Los primeros datos del contenido de un banco de vídeo pueden de hecho caer en la parte intermedia de un paquete PES de vídeo, mientras que los últimos incisos de datos de audio acumulados no necesariamente corresponden al final de un paquete PES de audio. Se asumirá que las mediciones requeridas para la apertura de un archivo para la escritura de una corriente, han sido tomadas de antemano al nivel del sistema del archivo de disco. Anexo a los datos de vídeo y de audio está un identificador del archivo al cual pertenece el bloque del disco y un inciso del dato que indica la cantidad de datos de audio, que es derivada del estado del señalador de escritura del área de audio 205b de la memoria 205 al tiempo en que es alcanzado el límite de relleno del banco de vídeo. El identificador es codificado en 16 bitios, mientras que la cantidad de datos de audio es codificada en 14 bitios. La figura 4 ilustra la disposición de los datos en un bloque sobre el disco. La parte del área de audio del bloque que no contiene ningún dato de audio, es llenada con bitios de relleno para hacer a estos datos hasta de 16 Kbytes. En el caso de la grabación de los paquetes TS , obviamente no es necesario indicar una cantidad de datos de audio. El identificador de archivo es el mismo para todos los bloques que pertenecen al mismo archivo. El identificador de un archivo es la información que es redundante a aquel contenido en una estructura de datos referida como un nodo y asociada con cada archivo. El identificador es no obstante utilizado si un archivo de escritura abierta no ha sido correctamente cerrado: el sistema de archivo identifica entonces todos los bloques que pertenecen a uno y al mismo archivo, en virtud del identificador del archivo y actualiza los parámetros correspondientes en el nodo del archivo y en las otras estructuras de datos grabadas al inicio de la parte del disco reservada para el sistema de archivo de "corriente" . El receptor conoce al identificador del archivo abierto, ya que éste último es escrito en una bandera sobre el disco (en el nodo número 0) al inicio de cada abertura de archivo, siendo reajustada esta bandera a cero después del cierre de este archivo.

Es aparente que el alineamiento de los datos de audio con los datos de vídeo originan el no uso de una parte variable del área de audio de 16 Kbytes de un bloque del disco. No obstante, el tamaño de esta parte no utilizada es relativamente pequeño en comparación con los 128 Kbytes del bloque completo. Si la grabación de los paquetes de vídeo y de audio fuera realizada en el orden de la desmultiplexión de los paquetes del PES, entonces la grabación de la naturaleza de cada paquete (audio o vídeo, por ejemplo en la forma de un identificador PID) podría haber sido necesaria. El espacio requerido para esta grabación podría haber sido por una parte mayor que aquel reservado para los bitios de relleno en la parte de audio de los bloques grabados y por otra parte más complejo de manejar. Las ventajas de alinear los datos de audio con los datos de vídeo son no obstante considerables. Específicamente, incluso si los datos de audio y vídeo no son multiplexados de la misma manera que en la corriente de audio/vídeo de entrada, el sincronismo entre los datos de audio y vídeo es mantenido completo. Los datos de audio en un bloque son de hecho aquellos que han sido recibidos temporalmente multiplexados con los datos de vídeo del mismo bloque. Es de este modo posible restaurar una corriente de audio/vídeo en el descodificador sin ningún desplazamiento en el sincronismo que pudiera provocar s.obreflujos de las memorias intermedias de audio o vídeo durante la lectura nuevamente. El sincronismo también es mantenido si la corriente TS es grabada directamente. El uso de cuatro bancos de memoria de vídeo de 112 Kbytes cada uno en el modo de lectura y/o escritura, así como un área de audio de 64 Kbytes, hace posible el compensar los tiempos de movimiento de la cabeza de escritura del disco y para cualesquiera problemas de acceso al disco que pudieran retrasar la escritura. El microprocesador 107 no obstante intenta mantener el mayor número de bancos de memoria 205 vacíos, y esto puede ser referido como el manejo del tipo de memoria intermedia vacía. Para transferir los datos de audio/vídeo al disco, el microprocesador 107 dispara un mecanismo de acceso de memoria directa ("DMA") que realiza la transferencia de los datos de audio/vídeo desde el desmultiplexor 106 hacia un banco de vídeo y al área de audio de la memoria FIFO 205. Dentro de la estructura de la modalidad ejemplar, éste es un DMA constituido directamente dentro del desmultiplexor 106.

Cuando un banco de vídeo de la memoria 205 está lleno, el circuito 207 de control de transferencia de escritura genera una interrupción destinada para el microprocesador 107, siendo continuada la escritura en el siguiente banco de memoria FIFO de vídeo. Los bancos de memoria FIFO de vídeo son implementados en rotación. El microprocesador, el cual también maneja el sistema del archivo del disco, determina el primer sector de escritura de 512 bytes del bloque de 128 Kbytes, y lo suministra al disco a manera del circuito de control 209. El microprocesador también inicializa el mecanismo de acceso de memoria directa en el disco para la transferencia de datos desde el primer banco de memoria FIFO de vídeo y la cantidad correspondiente de audio desde la FIFO 205b de audio de la memoria 205. El disco escribe luego 128 Kbytes a 256 sectores, bajo el control del circuito 207. Después de transferir los 128 Kbytes de datos, el disco duro sale del modo Ultra DMA, el circuito de control 207 libera el modo Ultra DMA y le indica al microprocesador a través de una interrupción. Esta transferencia es repetida cada vez que el microprocesador recibe una petición de interrupción a manera del circuito de control 207 y hasta que existe una decisión para detener la grabación. El microprocesador actualiza entonces el nodo correspondiente al archivo en el cual tuvo lugar la escritura, así como las tablas de bitios correspondientes. El papel de las tablas de bitios y del nodo será observado con mayor detalle más adelante en la presente. Se debe notar que, de acuerdo a la presente modalidad ejemplar, el área de audio de cada memoria 205 y 206 no está organizada como bancos de tamaño fijo, como es el caso para los bancos de vídeo de 112 Kbytes. Las áreas de audio son manejadas mediante el almacenamiento, en el modo de escritura de la cantidad de datos de audio escritos para cada banco de vídeo asociado y, en el modo de lectura, al tomar en cuenta la información relacionada a la cantidad de audio leída desde cada bloque. De acuerdo a la presente modalidad ejemplar, únicamente los datos PES son grabados en el disco.

Esto implica que, los valores de reloj de referencia ("PCR") no son grabados. No obstante, como ya se mencionó anteriormente, podría también ser concebible grabar paquetes de la capa de transporte TS . El mecanismo de lectura difiere sustancialmente del mecanismo de escritura. Considérese una fase de inicialización de lectura y una condición de lectura en reposo.

Para inicializar la lectura en el modo de corriente, el microprocesador envía al disco duro la dirección del primer sector del primer bloque que va a ser transferido y pide la transferencia de 256 sectores. Una vez que la transferencia es completada, el circuito 207 de control de transferencia genera una interrupción para indicar el fin de la transferencia. El microprocesador pide luego la transferencia del siguiente bloque, y así sucesivamente hasta que se llenan cuatro bancos de memoria FIFO de vídeo del bloque 206 (y una parte del área de audio 206b) . La transferencia y la descodificación de datos hacia el descodificador 113 son inicializados únicamente entonces por el microprocesador. Una vez que ha sido realizada la inicialización, los datos son transferidos sin la intervención del microprocesador: el descodificador 113 lee los datos de audio y vídeo cómo y cuándo los requerimientos lo alteran. La velocidad con la cual las memorias FIFO son vaciadas depende del hecho del contenido de los paquetes de audio y vídeo comprimidos . La condición en reposo es como sigue: cuando un banco de memoria de 112 Kbytes de FIFO de vídeo es completamente vaciado (y los datos de audio correspondientes han sido también leídos) , una petición de interrupción notificará al microprocesador del mismo, y éste último dispara la transferencia de un nuevo bloque, de una manera tal como si fuera posible mantener todos los bancos de vídeo FIFO llenos. Este manejo es del tipo de memoria intermedia llena. De acuerdo a la presente modalidad ejemplar, la recuperación del reloj del sistema es realizada mediante la desmultiplexión de los paquetes de transporte correspondientes a un programa en progreso, y mediante el aseguramiento de un rizo asegurado en fase a los valores de reloj de referencia ("PCR") de una corriente TS de entrada. Esta operación hace posible el obtener la frecuencia de reloj obtenida de 27 MHz. De aquí que, se utiliza una corriente TS de entrada para recuperar la velocidad del reloj de referencia, incluso si este reloj se utiliza en conjunto con los datos de audio y vídeo que no son difundidos en tiempo real en esta corriente. Este principio de recuperación de velocidad de reloj es ilustrado por el diagrama de bloques de la figura 10, el cual comprende un rizo asegurado en fase (PLL) compuesto de un comparador/substractor 1001, seguido por un filtro de paso bajo 1002 y por un oscilador 1003 controlado en voltaje. Un contador 1004 cierra el bucle o rizo entre la salida del oscilador 1003 y una entrada del comparador/substractor 1001. El comparador/substractor recibe además los valores de reloj de PCR que emanan de una corriente TS . La diferencia entre un valor de reloj local que emana del contador 1004 y el valor del reloj de PCR es enviada al filtro de paso bajo 1002, y la velocidad de la señal de salida del bucle es adaptada en consecuencia. El valor del reloj contenido en el contador 1004 es regularmente actualizado con el valor del reloj PCR desmultiplexado, teniendo de este modo el efecto de sincronizar el contador 1004 con el reloj del codificador de la corriente TS . Este reloj es utilizado para la descodificación y presentación de la corriente TS recibida en tiempo real . Como se describe más adelante en la presente, únicamente la velocidad de reloj a la salida del bucle PLL es utilizada para la descodificación y presentación de los datos leídos desde el disco duro. Otro proceso de recuperación de reloj puede ser empleado. Es en particular posible el utilizar un reloj libre. Específicamente, la precisión requerida para el reloj de 27 MHz no es necesariamente tan alta como aquélla impuesta por el estándar MPEG II al nivel del codificador, a saber, 30 ppm. Esta precisión es efectivamente requerida únicamente si una corriente que se origina directamente de un codificador necesita ser descodificada. De hecho, en tal caso, el desplazamiento excesivo del reloj del descodificador puede provocar que la memoria temporal del descodificador se vacíe o sobrefluya. Sin embargo, en el caso de la lectura de una corriente proveniente de un disco duro local, los inventores han encontrado que este constreñimiento desaparece: el descodificador puede de hecho regular la velocidad de bitios de la corriente en el modo de lectura como una función de sus requerimientos, no siendo este el caso cuando la corriente la alcance directamente, sin haberla pasado a través de la memoria intermedia constituida por el disco . La descodificación de los marcos de video es disparada a un nivel dado de llenado de una memoria intermedia de descodificación que forma parte de la memoria de acceso aleatorio 126. Este nivel es por ejemplo de 1.5 Mbitios para una memoria intermedia con una capacidad de 1.8 Mbitios. Este instante, llamado vídeo de memoria intermedia superior, es considerado como el instante de referencia para la descodificación y presentación de los cuadros o marcos de vídeo. El valor del reloj DTS del primer cuadro leído desde la memoria intermedia del descodificador es cargado en el contador 1005 de la figura 10. Este contador cuenta a la velocidad del reloj generada por el bucle PLL. La descodificación del primer cuadro de vídeo es disparada inmediatamente, mientras que la presentación de este primer cuadro y la descodificación y presentación de los siguientes cuadros se realiza de acuerdo a los valores de reloj DTS y PTS correspondientes, con relación al reloj generado por el contador 1005. La descodificación y presentación de los cuadros de audio también le corresponde al reloj regenerado de este modo. La figura 5 ilustra la manera en la cual las dos divisiones "bloque" y "corriente" comparten el uso del disco duro. De acuerdo a la presente modalidad ejemplar, el sistema de archivo de "bloque" y su área de datos asociada ocupan varios cientos de megabytes, mientras que el sistema de archivo de "corriente" y su área de datos ocupan varios gigabytes . El sistema de archivo de "bloque" no será detallado adicionalmente, la organización del sistema de archivo correspondiente que es considerada de una manera convencional, del tipo UNIX o MINIX por ejemplo, que comprende un "super bloque", una tabla de nodos, una tabla de bloques de datos, así como el nodo y las áreas de datos apropiados. Una característica de este sistema de archivo es que no obstante favorece el acceso aleatorio a los datos, por ejemplo a través del uso de la dirección indirecta múltiple (es decir una serie de señaladores de dirección únicamente el último de los cuales da la dirección del bloque de datos buscado posteriormente) , mientras que el sistema de archivo de "corriente" tiene la característica de optimizar el acceso secuencial. El disco duro comprende además un bloque de inicialización simple para los dos sistemas de archivo. Los parámetros que aparecen en el bloque de inicialización son el índice del programa de inicialización, el nombre del volumen, el número de bytes por sector, el número de sectores del volumen, y el número de sectores del bloque de inicialización. Como ya se mencionó, los parámetros elegidos para el sistema de archivo de "corriente" son los siguientes: el tamaño de un sector es de 512 bytes, un bloque de "corriente" que comprende 256 sectores. Éste va a ser comparado con el tamaño de un bloque del sistema de archivo de "bloque", a saber 4 sectores . La figura 6 ilustra la organización del sistema de archivo de "corriente" . El sistema de archivo comprende primeramente un bloque denominado como un "superbloque" , que contiene información general respecto al sistema de archivo. La tabla 1 da la información contenida en este superbloque: Tabla 1 Identificador de archivo de 8 bitios Nombre del volumen Fecha de creación del volumen Fecha de la última modificación Tamaño total de la parte del disco asignada al sistema de archivo de "corriente" y a sus bloques de datos (en sectores) Tamaño del superbloque (en sectores) Dirección del superbloque Dirección de las copias de los archivos del sistema (Ia. Copia) Dirección de las copias de los archivos del sistema (2a. Copia) Dirección de las copias de los archivos del sistema (3a. Copia) Dirección de las copias de los archivos del sistema (4a. Copia) Tabla 1 (continuación) Tamaño de los nodos (en sectores) Dirección del primer nodo Tamaño del área del archivo de secuencia (en sectores) Dirección del área del archivo de secuencia Tamaño de las tablas de bitios (en sectores) Dirección de la tabla de bitios de los nodos Dirección de la tabla de bitios de los archivos de secuencia Dirección de la tabla de bitios de los bloques de datos Número máximo de archivos (también número máximo de nodos) Número máximo de archivos de secuencia Número de sectores por bloque de datos Dirección del primer inciso de dato (número del primer bloque) Las direcciones son dadas en términos de los números de sector, todos los sectores del disco son numerados desde 0 hasta el número máximo de sectores del disco. Asociado con cada archivo o directorio del sistema de archivo está una estructura de datos denominada como un "nodo" el cual indica el nombre del archivo o del directorio, su tamaño, su localización y aquel de sus atributos . Los nodos son agrupados conjuntamente en el sistema de archivo después del superbloque. La tabla 2 indica la composición de un nodo : Tabla 2 Nombre del archivo o del directorio Identificador del archivo o del directorio (en 32 bitios) Tamaño (en bytes) Identificador del directorio madre (en 32 bitios,' Señalador a los atributos Para un archivo: lista de un máximo de 15 secuencias de bloques contiguos que definen el archivo Para un directorio: lista de identificadores de los archivos o subdirectorios contenidos en este directorio Señalador para una extensión del campo previo (por ejemplo un identificador de archivo de secuencia en el área correspondiente) Una secuencia es una corrida de bloques contiguos que forman parte de uno y el mismo archivo. Ésta es definida por la dirección del primer bloque de la secuencia, seguida por el número de bloques contiguos. Si el archivo es fragmentado, un señalador regresa a un área de extensión que comprende secuencias adicionales (área de archivos de secuencia) con la ayuda de un identificador de archivo apropiado. A su vez, un archivo de secuencia puede regresar a un archivo adicional, y así sucesivamente. Este tipo de dirección indirecta simple es muy adecuado para la naturaleza secuencial de los datos. Esto evita la manipulación sucesiva con varios señaladores, siendo tal manipulación cara en términos del tiempo. Las direcciones indirectas múltiples son reservadas para el sistema de archivo de "bloque" con miras a facilitar el acceso aleatorio al dato. Los atributos son almacenados en el sistema de archivo de "bloques". Por lo tanto es posible hacer referencia de un sistema de archivo a los datos manejados en el otro. Los archivos de secuencias adicionales son agrupados conjuntamente en la sección de "secuencias" después del área reservada para los nodos (ver Figura 6) . El sistema de archivo de "corriente" comprende además una "tabla de bitios" que indica para cada nodo, cada archivo de secuencias adicionales y cada bloque de datos ya sea que esté ocupado o no. Para este fin, un bitio es asociado con cada nodo, archivo de secuencias adicionales y el bloque. La figura 7 es un diagrama de flujo del proceso para escribir un archivo. Inicialmente, un nodo asociado con el archivo es creado. Una localización de este nodo en el disco es determinada mediante la exploración de la tabla de bitios de los nodos. Mediante el uso de la tabla de bitios de los bloques, el microprocesador 107 determina una secuencia libre de bloques y escribe los datos que van a ser grabados en ésta, bloque tras bloque. Al final de la secuencia, la dirección y la longitud de la secuencia son almacenados en el nodo del archivo en memoria. Las banderas de la tabla de bitios de los bloques correspondientes a los bloques asignados a la grabación de la secuencia son luego actualizados en una tabla en la memoria. La operación de la detección y escritura de una secuencia es repetida si es necesario, hasta que el archivo completo ha sido grabado. Una vez que la grabación de los datos es completada, la información actualizada con relación a la localización de los datos (es decir, el nodo y las tablas de bitios actualizadas) son por si mismos grabados en el disco. La información es escrita al disco únicamente al final de la grabación, para evitar movimientos continuos hacia atrás y hacia delante por la cabeza de escritura/lectura . Para leer un archivo, el microprocesador primeramente lee el nodo de este archivo, así como las definiciones de todas las secuencias adicionales con referencia a éstas. Esto evita movimientos de la cabeza de escritura/lectura del disco durante la lectura a las áreas al inicio del sistema de archivo. Una de las aplicaciones consideradas del disco es la lectura en tiempo no real de un programa que está siendo actualmente grabado. Por ejemplo, el televidente que observa un programa en vivo tiene que retirarse por unos pocos minutos y desea reasumir la observación al momento exacto en la que ésta fue interrumpida. Cuando él se retira, él comienza la grabación del programa. A su retorno, dispara la grabación del programa, aunque la grabación del último esté todavía en progreso. Dado que la cabeza de escritura/lectura debe realizar movimientos desde las áreas de lectura hacia las áreas de escritura y viceversa, y ya que el tiempo de movimiento de la cabeza es del orden de 10 milisegundos para el disco utilizado dentro del marco o cuadro del presente ejemplo, tienen que ser tomadas ciertas precauciones para garantizar la velocidad de bitios mínima requerida para la lectura y la escritura. Para evaluar la influencia de los saltos de la cabeza sobre la velocidad de bitios, considérese las condiciones menos favorables al tomar el ejemplo de la velocidad máxima de bitios de una corriente MPEG II, a saber 15 Mbitios/seg, un bloque de 128 Kbytes correspondiendo de este modo a 66.7 milisegundos de los datos de audio y vídeo, como es ilustrado por la figura 8. La lectura o escritura de un bloque, a una velocidad de transferencia de 96 Mbitios/seg, dura 10.4 milisegundos. Si la lectura no es precedida por un salto, 56.3 milisegundos permanecen disponibles como un margen de seguridad. Como es indicado en el párrafo previo, un salto de la cabeza desde un primer bloque hacia un segundo bloque que no está adyacente al primer bloque, toma 10 milisegundos. Por lo tanto, permanece un intervalo libre de 46.3 milisegundos. Si una lectura y una escritura cada una precedidas por un salto van a ser realizadas dentro de un intervalo de 66.7 mseg, únicamente permanecen disponibles 25.9 mseg,. Ya que los sectores defectuosos dentro de un bloque pueden también dar origen a saltos de la cabeza, es preferible limitar el número de saltos en el modo de lectura y en el modo de escritura al mínimo. De acuerdo a la presente modalidad ejemplar, el número de saltos de cabeza durante la grabación y lectura simultáneas es reducido al efectuar la escritura intercalada de los bloques, como se ilustra por las figuras 9a y 9b. Cuando la grabación del programa es disparada (por ejemplo por el televidente), la escritura es realizada cada tercer bloque en una secuencia de bloques adyacentes . Esto es ilustrado por la figura 9a. Un salto de la cabeza de lectura es por lo tanto realizado antes de la escritura de cada bloque. Cuando la lectura del programa es disparada, la escritura es continuada en los bloques dejados libres previamente. Por ejemplo, después de la lectura del primer bloque escrito (uno más alejado a la izquierda en la figura 9b) , la siguiente escritura es realizada en el bloque inmediatamente adyacente. Ningún salto de la cabeza de lectura/escritura es entonces realizado entre la lectura en el primer bloque y la escritura en el segundo bloque. La reducción en el número de saltos de la cabeza también da como resultado una reducción consecuente en el ruido generado por estos movimientos .

Una vez que todos los bloques escritos antes del inicio de la lectura han sido leídos, la escritura es continuada de una manera no intercalada. De acuerdo a una modalidad variante, si el propósito es únicamente la observación no en tiempo real del programa, sin pretender que la grabación deba ser permanente, la escritura es continuada mediante sobre-escritura del contenido de los bloques previamente leídos . De acuerdo a una modalidad variante, si va a ser mantenida una grabación, entonces los bloque intercalados correspondientes son reescritos secuencialmente de una manera tal como para desintercalar estos bloques. De este modo, durante la lectura subsecuente, la cabeza de lectura no necesitará realizar saltos debido a la intercalación. Por supuesto, la invención no está limitada a la modalidad ejemplar dada. Por ejemplo, pueden ser utilizados otros tipos de disco. Será suficiente con adaptar las interconexiones correspondientes . Será dada en particular, consideración a los discos duros que tienen características diferentes de aquellas presentadas anteriormente, discos magneto-ópticos regrabables u otro medio de almacenamiento de datos. Se debe notar que la invención aplica también en el caso donde los datos de audio y vídeo son codificados de manera diferente, en particular en el caso donde los paquetes PES están contenidos en una corriente tipo programa ('corriente de programa') de acuerdo al estándar MPEG, o a los datos de audio y vídeo que están contenidos en diferentes estructuras de aquellas de los paquetes PES. Además, aunque ciertos elementos de la modalidad son presentados en una forma estructural distinta, es obvio para la persona experta en la técnica que su implementación dentro de un circuito físico simple no se aparta del alcance de la invención. De igual modo, la dotación lógica informática, en vez de la implementación del equipo físico, o viceversa, de uno o más elementos no se aparta del alcance de la invención: las memorias tipo FIFO (primeras entradas primeras salidas) pueden por ejemplo ser emuladas mediante el uso de una memoria de dirección convencional, con el manejo de la dotación lógica informática de los señaladores de dirección. Se notará también que los datos que van a ser almacenados pueden originarse de algunos medios de transmisión diferentes de aquel indicado en la modalidad ejemplar. En particular, ciertos datos pueden viajar vía el módem.

De acuerdo a la modalidad ejemplar descrita anteriormente en la presente, las áreas del disco duro que están reservadas para cada uno de los dos sistemas de archivo son fijas. De acuerdo a una modalidad variante, los tamaños de estas áreas son dinámicamente adaptados a los requerimientos. De este modo, se proporciona una primera área de datos de sistema para el sistema de archivo de 'bloque', una segunda área del' dato del sistema para el sistema de archivo de 'corriente', luego un área simple de bloques del tipo 'corriente' . El manejo del sistema de archivo de 'corriente' es realizado como se describe previamente. El manejo del sistema de archivo de 'bloque' es realizado como sigue: cuando un archivo de este tipo tiene que ser grabado, el sistema de archivo de 'bloque' reserva el mínimo de los bloques de tamaño grande necesarios, y fragmenta estos bloques de tamaño grande (256 sectores de acuerdo al presente ejemplo) en bloques de tamaño pequeño (cuatro sectores) . La tabla de bitios de los nodos y la tabla de bitios de las áreas del sistema de archivo de 'bloques' maneja estos fragmentos de bloques como si éstos fueran bloques de tamaño pequeño.

Claims (8)

REIVINDICACIONES

1. Un proceso para grabar una corriente de datos digitales de vídeo y de audio, caracterizado el proceso porque la grabación es llevada a cabo en un medio organizado en la forma de bloques lógicos en serie y que comprende una cabeza de grabación y de lectura, el proceso comprende dos pasos de: la grabación de datos en un bloque de dos comenzando a partir de un primer bloque; después del disparo de la lectura de los datos, alternadamente de la lectura un bloque previamente grabado y continuando la grabación en el bloque siguiente al bloque leido.

2. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque cuando el grupo de bloques grabados antes del disparo de la lectura ha sido leído, la grabación es continuada en bloques contiguos de una manera no intercalada.

3. El proceso de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado por que cuando el grupo de bloques grabados antes del disparo de la lectura ha sido leído, la grabación es continuada en un bucle en los bloques previamente leídos.

4. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 ó 2, caracterizado porque cuando el grupo de bloques grabados antes del disparo de la lectura han sido leídos, los bloques son leídos, luego reescritos de una manera no intercalada.

5. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque la grabación de datos es realizada en un grupo de N bloques contiguos, (N > 1) , de dos en vez de un bloque simple de dos.

6. El proceso de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque comprende además el paso adicional de detectar las secuencias de bloques libres sobre el medio y de aplicar pasos de grabación y de lectura dentro de tales secuencias .

7. Un receptor de televisión digital que comprende medios para recibir una corriente de datos digitales de audio y vídeo, caracterizado porque comprende: un medio de grabación provisto con una cabeza de grabación y de lectura, el medio está organizado en la forma de bloques lógicos en serie; un circuito de control para manejar la escritura y la lectura de bloques del medio de grabación; un circuito de interconexión para interconectar el medio de grabación con el circuito de control, el circuito de control instruye inicialmente la grabación de datos en un bloque de dos, comenzando a partir de un primer bloque y subsecuentemente, después del disparo de la lectura de los datos, alternadamente la lectura de un bloque previamente grabado y la continuación de la grabación en el bloque después de un bloque leído.

8. El receptor de conformidad con la reivindicación 6 caracterizado porque el circuito de control instruye la grabación de datos en un grupo de N bloques contiguos (N > 1) de dos en vez de un bloque simple de dos .